一种含硅基材料硬化层气缸套的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气缸套制备技术领域，具体涉及一种含硅基材料硬化层气缸套的制备 方法。
[0002]
【背景技术】 气缸套是汽车发动机中广泛应用的零件，它的功用主要有密封、导热、以及与活塞环形 成滑动面，是发动机的核心零部件之一。其主要失效形式有变形、裂纹以及磨损。缸套裂纹 的危害性严重，会直接导致汽车召回，而变形和磨损则直接影响发动机的油耗、排放水平， 以及摩擦副的寿命，对于汽车行业来说，无论哪种零件都希望以尽量小的代价获得尽可能 长的使用寿命。
[0003] 目前市场上的气缸套主要都是铸铁材料，耐磨性能及抗变形能力都有一定限制， 为了能获得更好的使用性能，可通过添加硅材料来提高气缸套的强度和耐磨性，硅基材料 的添加是通过在气缸套内圆进行喷涂实现的，但内圆材料变更，普通工艺在生产过程中会 出现相应问题，主要有内圆凝固速度较快，添加硅基材料颗粒穿透深度不够及均匀性不足， 目前的技术水平无法达到均匀喷涂的要求，影响产品的性能。
[0004]
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种能满足添加硅基材料颗粒穿透深度和均匀喷涂要求的含硅基材 料硬化层气缸套的制备方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 一种含硅基材料硬化层气缸套的制备方法，包括如下步骤： 1) 配料：按比例将原料碳：2· 6~3· 2%、硅L 6~2· 3%、锰：0-0· 8%、磷：0-0· 1%、硫： 0-0· 08%、钼：0· 5~L 5%、镍：0· 6~L 5%、Fe :余量，进行配料； 2) 熔炼：将配好的原料放置在中频炉中熔炼，使其熔化成铁水，熔炼温度为 1530±10°C ; 3) 铁水孕育：熔融状态原料出炉后加入原料质量0. 5~0. 7%的孕育剂进行处理； 4) 铁水浇注：将熔融状态原料注入离心铸造设备中生产气缸套铸件，浇注转速为 130G±3G ; 5) 粉末喷涂：使用喷涂装置将原料质量0. 35~0. 45%的陶瓷粉末均匀喷涂在缸套内壁， 在离心力的作用下，陶瓷颗粒均匀渗漏进缸套内壁，在缸套内圆形成均匀的金属贝氏体和 高密度硅基混合硬化层； 6) 经铸造成型的铸件出模后，冷却降温得到气缸套毛坯。
[0007] 优选地，步骤1)中，所述原料具体包含有下述质量配比的元素原料：：碳：2. 6%、 硅：2· 3%、锰：0· 8%、磷：0· 1%、硫：0· 08%、钼：0· 5%、镍：L 5% 及铁：92· 12%。
[0008] 优选地，所述娃基混合硬化层的厚度不小于2. 5mm。
[0009] 由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果： 提高铁水温度，改善后为1530°C ± KTC，铁水温度升高后，浇注温度也相应提高，在毛 坯成型初期，即粉末喷涂过程，铁水的流动性提高，表面张力减小，从而加强了颗粒渗透性， 满足硅基材料颗粒穿透深度的要求； 提高浇注转速到130G±3G，转速提高后，喷涂总量不会产生变化，但单位时间内毛坯内 表面喷涂次数提高，使喷涂颗粒更均匀致密。
[0010]
【附图说明】
[0011] 图1为本发明的制备方法的流程图。
[0012]
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图1对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
[0014] 实施例1 : 一种含硅基材料硬化层气缸套的制备方法，包括如下步骤： 1) 配料：按比例将原料：碳：2· 6%、硅：2· 3%、锰：0· 8%、磷：0· 1%、硫：0· 08%、钼：0· 5%、 镍：1. 5%及铁：92. 12%进行配料； 2) 熔炼：将配好的原料放置在中频炉中熔炼，使其熔化成铁水，熔炼温度为 1530±10°C ; 3) 铁水孕育：熔融状态原料出炉后加入原料质量0. 5%的孕育剂进行处理； 4) 铁水浇注：将熔融状态原料注入离心铸造设备中生产气缸套铸件，浇注转速为 130G±3G ; 5) 粉末喷涂：使用喷涂装置将原料质量0. 45%的陶瓷粉末均匀喷涂在缸套内壁，在离 心力的作用下，陶瓷颗粒均匀渗漏进缸套内壁，在缸套内圆形成均匀的金属贝氏体和高密 度硅基混合硬化层； 6) 毛坯成型：经铸造成型的铸件出模后，冷却降温得到气缸套毛坯。
[0015] 实施例2 : 一种含硅基材料硬化层气缸套的制备方法，包括如下步骤： 1) 配料：按比例将原料：碳：3· 2%、硅：1· 6%、锰：0· 8%、磷：0· 1%、硫：0· 08%、钼：L 5%、 镍：0. 6%及铁：92. 12%进行配料； 2) 熔炼：将配好的原料放置在中频炉中熔炼，使其熔化成铁水，熔炼温度为 1530±10°C ; 3) 铁水孕育：熔融状态原料出炉后加入原料质量0. 7%的孕育剂进行处理； 4) 铁水浇注：将熔融状态原料注入离心铸造设备中生产气缸套铸件，浇注转速为 130G±3G ; 5) 粉末喷涂：使用喷涂装置将原料质量0. 35%的陶瓷粉末均匀喷涂在缸套内壁，在离 心力的作用下，陶瓷颗粒均匀渗漏进缸套内壁，在缸套内圆形成均匀的金属贝氏体和高密 度硅基混合硬化层； 6)毛坯成型：经铸造成型的铸件出模后，冷却降温得到气缸套毛坯。
[0016] 所述粉末喷涂步骤中采用的喷涂装置，包括喷涂小车和控制器，所述喷涂小车上 设有喷枪，所述喷涂小车内设有小车驱动电机，所述喷枪上设置有喷枪定位杆，该喷枪定位 杆前端设有喷枪感应器，所述喷涂小车上设有用于定位喷涂小车的位置感应器。
[0017] 当喷枪行进至铸型末端时会感应到位于模具中心正上方的定位铁板，喷枪返回， 喷枪在前进与返回行程中将陶瓷粉末均匀喷涂在缸套内壁，在离心力的作用下，陶瓷颗粒 均匀渗漏进缸套内壁，在缸套内圆形成均匀的金属贝氏体和高密度硅基混合硬化层。
[0018] 由于粉末喷涂步骤在铁水浇注步骤后10-20S内完成，所以浇注后20S内不开冷却 水，以保证铁水初期温度和流动性，有利于颗粒渗透。
[0019] 将采用改善后本发明制备方法的实施例1和2的气缸套与改善前采用原有制备方 法的气缸套进行如下机械性能对比：
【主权项】
1. 一种含硅基材料硬化层气缸套的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 配料：按比例将原料碳：2· 6~3· 2%、硅L 6~2· 3%、锰：0-0· 8%、磷：0-0· 1%、硫： 0-0· 08%、钼：0· 5~1· 5%、镍：0· 6~L 5%、Fe :余量，进行配料； 2) 熔炼：将配好的原料放置在中频炉中熔炼，使其熔化成铁水，熔炼温度为 1530±10°C ; 3) 铁水孕育：熔融状态原料出炉后加入原料质量0. 5~0. 7%的孕育剂进行处理； 4) 铁水浇注：将熔融状态原料注入离心铸造设备中生产气缸套铸件，浇注转速为 130G±3G ; 5) 粉末喷涂：使用喷涂装置将原料质量0. 35~0. 45%的陶瓷粉末均匀喷涂在缸套内壁， 在离心力的作用下，陶瓷颗粒均匀渗漏进缸套内壁，在缸套内圆形成均匀的金属贝氏体和 高密度硅基混合硬化层； 6) 经铸造成型的铸件出模后，冷却降温得到气缸套毛坯。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述原料具体包含有下述 质量配比的元素原料：碳：2· 6%、硅：2· 3%、锰：0· 8%、磷：0· 1%、硫：0· 08%、钼：0· 5%、镍：L 5% 及铁：92. 12%。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅基混合硬化层的厚度不小于 2. 5mm〇
【专利摘要】本发明提供一种含硅基材料硬化层气缸套的制备方法包括步骤：1）按比例将原料碳：2.6~3.2%、硅1.6~2.3%、锰：0-0.8%、磷：0-0.1%、硫：0-0.08%、钼：0.5~1.5%、镍：0.6~1.5%、Fe：余量，进行配料；2）熔炼，熔炼温度为1530±10℃；3）熔融状态原料出炉后加入原料质量0.5~0.7%的孕育剂进行处理；4）铁水浇注，浇注转速为130G±3G；5）使用喷涂装置将原料质量0.35~0.45%的陶瓷粉末均匀喷涂在缸套内壁，在缸套内圆形成均匀的金属贝氏体和高密度硅基混合硬化层；6）冷却降温得到气缸套毛坯。本发明提高铁水温度，浇注温度也相应提高，在毛坯成型初期，即粉末喷涂过程，铁水的流动性提高，表面张力减小，从而加强了颗粒渗透性；提高浇注转速，单位时间内毛坯内表面喷涂次数提高，使喷涂颗粒更均匀致密。
【IPC分类】B22D13-00, C22C37-10, C22C33-08
【公开号】CN104561763
【申请号】CN201510015689
【发明人】程雨, 宣军, 杨剑, 李晓明
【申请人】安庆帝伯格茨缸套有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月13日